虽然我们的眼睛是看不见的，但紫外线围绕在我们周围的环境中，过度暴露会导致健康问题，包括皮肤癌以及皮肤过早老化。紫外线强度通常是在天气报告中通过一个指数来报告的。一个可穿戴设备，比如一件t恤或一块能监测个人一天中实际紫外线暴露情况的手表，对于那些想要避免阳光伤害的人来说，这将是一个有用的、更准确的指南。
南洋理工大学的研究人员报告说，他们的灵活性紫外线与现有传感器相比，传感器的响应速度提高了25倍，灵敏度提高了330倍，超过了光电子应用或光基电子所需的性能水平。
紫外线传感器，也被称为光电探测器，被广泛应用于从智能手机到生物医学成像的各种系统。在过去的几十年里，氮化镓(GaN)已经成为制造紫外光传感器的理想材料，这主要是因为其在发光、调节、发射和传感方面的优越性能。
然而，目前大多数基于gan的紫外线传感器是建立在刚性层上的，这限制了它们在柔性和可穿戴产品中的使用。虽然其他地方的研究人员已经开发了柔性氮化镓紫外传感器，但它们还没有达到最先进使用所需的性能水平。它们面临的两个最大挑战是低响应和低灵敏度。
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克服了刚性紫外光传感器的局限性
南洋理工大学的团队克服了这些限制，在直径8英寸的半导体晶片上创建了柔性紫外光传感器，使用独立的氮化镓和铝氮化镓单晶层(AlGaN)，使用由两个不同的薄半导体层(异质结构膜)组成的薄膜。
这种类型的半导体结构，可以使用现有的工业兼容方法制造，使材料易于弯曲，使其成为柔性传感器的理想使用。与此同时，材料的化学成分随着深度的变化而变化，这意味着即使在压力下也能保持高性能。
在实验室测试中，NTU柔性紫外光传感器使用了新型的AlGaN和GaN组合，具有极高的响应度和灵敏度。经过多次弯曲和高温试验，也保持了良好的性能。
在一系列的外部应变(压缩、扁平和拉伸)下，传感器记录的响应水平在529 - 1340安培/瓦特(用于测量设备将光信号转换为电信号的能力的单位)之间，大约比现有的UV传感器高100倍。在100次重复弯曲后，该响应保持稳定，显示了其集成的潜力穿戴．
uv柔性可穿戴技术
首席研究员、来自电子与电气工程学院的南洋理工大学助理教授金文浩(Kim Munho)说，该团队的柔性紫外光传感器的高性能证明，在未来相关的光基础应用中制造大规模轻型和柔性电子是可行的。
助理教授Kim补充说，南洋理工大学团队的成就可能会导致紫外光电子器件和电路方面的重大进展，因为产品工程师现在可以期待开发紫外光可穿戴系统。Kim助理教授说:“虽然刚性gan型紫外光传感器的性能在过去几年通过各种结构创新得到了极大的改善，但柔性版本仍处于起步阶段，其性能远远落后于刚性版本。”“我们创造的高性能柔性紫外光传感器为未来广泛的可穿戴应用铺平了道路，例如在个人智能健康监测中，人们可以准确测量他们全天的紫外线暴露水平，以降低皮肤癌风险。”
“一个可靠的可穿戴设备，可以跟踪紫外线照射，可能是一个方便的工具，帮助监测一个人的建议暴露量。”
皮肤癌是全球最常见的癌症之一，主要是由于过度暴露于太阳的紫外线辐射造成的。根据世界癌症研究基金会(world cancer Research Fund)汇编的数据，在澳大利亚等地区，据估计大约三分之二的人在70岁之前会被诊断出皮肤癌。澳大利亚是世界上皮肤癌发病率最高的地区。
“防止皮肤过度暴露在阳光下可以预防皮肤癌。在这种情况下，一个可靠的可穿戴设备，可以跟踪紫外线暴露，可能是一个方便的工具，帮助监控一个人的建议暴露量，特别是对那些花了很多时间在户外的人，”研究团队说。
来自美国俄亥俄州立大学电气与计算机工程系的赵红平副教授没有参与这项研究，他强调了南洋理工大学研究团队所做的工作的重要性，他说:“在一个灵活的平台上进行的演示不仅为紫外光电探测器，也为其他光电和电子设备的应用打开了巨大的机遇。”
开发柔性紫外光传感器的项目，南洋理工大学的团队花了两年时间设计、制造和测试。接下来，研究人员希望利用他们的创新设计出眼睛类型的紫外线成像仪和其他应用。
这项研究发表在ACS Nano．
来源:南洋理工大学
